一種適應涪陵頁巖氣水平井定向的鉆具組合制造技術

本實用新型專利技術公開了一種適應涪陵頁巖氣水平井定向的鉆具組合，包括PDC鉆頭、單彎螺桿、短鉆鋌和欠尺寸扶正器，PDC鉆頭的上部與單彎螺桿連接，單彎螺桿上部與短鉆鋌連接，短鉆鋌上部與欠尺寸扶正器連接，短鉆鋌長度可調。實現造斜、穩斜和降斜，能顯著降低因為軌跡控制不力而導致的起下鉆，避免因頻繁定向糾斜及更換鉆具而影響鉆井時效、增加鉆井周期。實鉆中通過調整短鉆鋌長度完成對井斜增降幅度的調整，非常靈活，易于操作，可解決大井眼大斜度長穩斜段鉆進時井斜難以控制的問題，降低摩阻扭矩，提高涪陵頁巖氣長水平段的延伸能力。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及鉆井設備
，具體涉及一種適應涪陵頁巖氣水平井定向的鉆具組合。
技術介紹
涪陵國家級頁巖氣產能示范區是我國的第一個海相頁巖氣示范區，它的建設是中國石化實現頁巖氣資源戰略的關鍵所在，同時也肩負著實現國家“十二五”頁巖氣戰略目標的重大使命。相比北美成熟技術，國內頁巖氣集成配套技術仍顯不足，尚處于起步階段。由于涪陵地區地處山區，地質條件復雜，對定向施工帶來很大困難：1、由于同臺多井，井位受地面限制，井眼大部分是大三維水平井，控制段長，軌道設計、施工難度和防碰難度大；2、定向工作量大，存在大井眼長穩斜控制和大井斜連續扭方位井段，摩阻扭矩大，PDC鉆頭定向托壓嚴重；3、水平段長，一般為1500-2200m，并且要分別在不同目的層穿行，地層傾角不明確，軌跡調整頻繁，水平段控制難度和延伸難度大，后期鉆進過程中摩阻扭矩大；4、井下漏失嚴重；5、地層復雜，夾層多，可鉆性差，機械鉆速低，鉆頭選型困難。現有水平井定向技術只適合于常規油氣井施工，針對性不強，不適用于涪陵區塊頁巖氣水平井的地層、井型及井眼軌跡的特殊性，無法解決該地區鉆井及定向施工中遇到的技術難題，在鉆進時需要不斷改變鉆井方向及造斜率以適應特殊的地質特點。
技術實現思路
本技術要解決的技術問題是，針對現有技術存在的上述缺陷，提供了一種適應涪陵頁巖氣水平井定向的鉆具組合，實現造斜、穩斜和降斜，能顯著降低因為軌跡控制不力而導致的起下鉆，避免更換鉆具而降低完井周期，實鉆中通過調整短鉆鋌長度完成對井斜增降幅度的調整，非常靈活，易于操作，可解決大井眼大斜度長穩斜段鉆進時井斜難以控制的問題，提高對于涪陵頁巖氣長水平段的延伸能力。本技術為解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種適應涪陵頁巖氣水平井定向的鉆具組合，包括PDC鉆頭、單彎螺桿、短鉆鋌和欠尺寸扶正器，PDC鉆頭的上部與單彎螺桿連接，單彎螺桿上部與短鉆鋌連接，短鉆鋌上部與欠尺寸扶正器連接，短鉆鋌長度可調。接上述技術方案，還包括倒裝鉆具，倒裝鉆具與欠尺寸扶正器連接。接上述技術方案，PDC鉆頭的直徑為165mm～311mm，單彎螺桿的直徑為165mm～244mm，短鉆鋌的外徑為165mm～203mm，欠尺寸扶正器的外徑為210mm～300mm。接上述技術方案，所述PDC鉆頭的復合片背后設有減振齒。接上述技術方案，單彎螺桿的彎度為0.75～1.25度。接上述技術方案，單彎螺桿的彎點處設有墊片。接上述技術方案，所述單彎螺桿的外徑上設有穩定器，穩定器的外徑尺寸為210～306mm。接上述技術方案，所述穩定器為螺旋棱狀，3個穩定器均勻的分布在單彎螺桿外徑上。本技術具有以下有益效果：1、通過PDC鉆頭、單彎螺桿、短鉆鋌和欠尺寸扶正器的組合實現造斜、穩斜和降斜，能顯著降低因為軌跡控制不力而導致的起下鉆，避免因頻繁定向糾斜及更換鉆具而影響鉆井時效、增加鉆井周期。實鉆中通過調整短鉆鋌長度完成對井斜增降幅度的調整，非常靈活，易于操作，可解決大井眼大斜度長穩斜段鉆進時井斜難以控制的問題，提高對于涪陵頁巖氣長水平段的延伸能力，適應涪陵頁巖氣長水平段水平井井眼的鉆井。2、單彎螺桿的彎度為0.7～1.25度；能夠更好的適應涪陵地區不同地層特性，復合鉆進過程中的增穩斜效果好，便于控制鉆具按預定方位行走，防碰繞障效果，直接減少了起下鉆次數，真正實現了一趟鉆，二開至中完及水平段不起鉆倒換鉆具不更換鉆頭，最大限度的簡化鉆井程序，單彎螺桿的彎點處設有墊片；相較于普通單彎螺桿造斜率更高。附圖說明圖1是本技術實施例中適應涪陵頁巖氣水平井定向的鉆具組合的結構示意圖；圖中，1-PDC鉆頭，2-螺桿，3-短鉆鋌，4-欠尺寸扶正器。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本技術進行詳細說明。參照圖1所示，本技術提供的一種實施例中適應涪陵頁巖氣水平井定向的鉆具組合，包括PDC鉆頭、單彎螺桿、短鉆鋌和欠尺寸扶正器，PDC鉆頭的上部與單彎螺桿連接，單彎螺桿上部與短鉆鋌連接，短鉆鋌上部與欠尺寸扶正器連接，短鉆鋌長度可調；實現造斜、穩斜和降斜，能顯著降低因為軌跡控制不力而導致的起下鉆，避免因頻繁定向糾斜及更換鉆具而影響鉆井時效、增加鉆井周期。實鉆中通過調整短鉆鋌長度完成對井斜增降幅度的調整，非常靈活，易于操作，可解決大井眼大斜度長穩斜段鉆進時井斜難以控制的問題，提高對于涪陵頁巖氣長水平段的延伸能力，可實現一趟鉆穩斜長度可達到1000m以上，實鉆最長穩斜段1680m，適應涪陵頁巖氣長水平段水平井井眼的鉆井。進一步地，還包括倒裝鉆具，倒裝鉆具與欠尺寸扶正器連接；在實際鉆井中斜度大，有效重力就小，且摩阻大，也就意味著在鉆頭的有效鉆壓小，通過倒裝，將鉆鋌或加重鉆桿等重量大的鉆具加在上部井斜小的井段(越靠近井口越好)，這樣在同樣的鉆具下，通過倒裝可使井底可以獲得更多更真實有效的鉆壓，滿足鉆進的需求，保證正常進尺。進一步地，PDC鉆頭的直徑為165mm～311mm，單彎螺桿的直徑為165mm～244mm，短鉆鋌的外徑為165mm～203mm，欠尺寸扶正器的外徑為210mm～300mm。進一步地，所述PDC鉆頭的復合片背后設有減振齒。進一步地，單彎螺桿的彎度為0.7～1.25度；能夠更好的適應涪陵地區不同地層特性，復合鉆井過程中的增穩斜效果好，便于控制鉆具按預定方位行走，防碰繞障效果，直接減少了起下鉆次數，真正實現了一趟鉆，二開至中完及水平段不起鉆倒換鉆具不更換鉆頭，最大限度的簡化鉆井程序。進一步地，單彎螺桿的彎點處設有墊片；相較于普通單彎螺桿造斜率更高。進一步地，所述單彎螺桿的外徑上設有穩定器，穩定器的外徑尺寸為210～306mm。進一步地，所述穩定器為螺旋棱狀，3個穩定器均勻的分布在單彎螺桿外徑上。本專利技術提供的一個實施例中，進一步地，PDC鉆頭定向技術：針對涪陵地區不同地層特性，對PDC鉆頭進行以下改型和優化：采用鋼體一體式結構，開展平穩切削控制技術、低扭矩設計技術、力平衡優化等切削結構研究，提高定向控制能力，確保工具面穩定。主要是優化擊碎線，以適應定向鉆頭工藝及巖性變化較為頻繁地層；大齒間距，提高鉆頭攻擊性；一體式設計，短鉆頭體，提高鉆頭的可控性；內錐限制吃深，修邊限制吃深，提高鉆頭的導向能力及可控性；直刀翼，斜保徑特別保徑(復合片主動保徑加聚晶被動保徑)，提高鉆頭的穩定性；鼻部、肩部減震齒設計，限制齒的吃深；9個1英寸噴嘴，優化水力設計；45度斜面覆焊強化，以利于倒劃眼工藝；肩部部分雙排，提高鉆頭的耐磨能力。與江鉆股份聯合成功研制強沖擊抗回旋高側向力PDC鉆頭，結合定向技術，可解決常規PDC鉆頭定向鉆進嚴重托壓、不能實現連續定向作業及牙輪鉆頭鉆時高、壽命短、井下風險大的難題，成為鉆井提速的核心技術。該技術平均定向機械鉆速提高74％，極大的提高了機械鉆速和鉆井時效，實現了從造斜點到完鉆全部使用PDC鉆頭進行定向施工的目標。進一步地，大井眼長穩斜軌跡控制技術：創新設計出一套適應不同地層的大井眼穩斜鉆具組合：PDC鉆頭+單彎螺桿+短鉆鋌+欠尺寸扶正器，實鉆中通過調整短鉆鋌長度可完成對井斜增降幅度的調整，非常靈活、易于操作，可解決大井眼大斜度長穩斜段鉆進時井斜難以控制的難題。在涪陵工區已經推廣應用150多口井，提高了鉆井速度和鉆井時效，多次刷新工本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種適應涪陵頁巖氣水平井定向的鉆具組合，其特征在于，包括PDC鉆頭、單彎螺桿、短鉆鋌和欠尺寸扶正器，PDC鉆頭的上部與單彎螺桿連接，單彎螺桿上部與短鉆鋌連接，短鉆鋌上部與欠尺寸扶正器連接，短鉆鋌長度可調。

【技術特征摘要】
1.一種適應涪陵頁巖氣水平井定向的鉆具組合，其特征在于，包括PDC鉆頭、單彎螺桿、短鉆鋌和欠尺寸扶正器，PDC鉆頭的上部與單彎螺桿連接，單彎螺桿上部與短鉆鋌連接，短鉆鋌上部與欠尺寸扶正器連接，短鉆鋌長度可調。2.根據權利要求1所述的適應涪陵頁巖氣水平井定向的鉆具組合，其特征在于，還包括倒裝鉆具，倒裝鉆具與欠尺寸扶正器連接。3.根據權利要求1所述的適應涪陵頁巖氣水平井定向的鉆具組合，其特征在于，PDC鉆頭的直徑為165mm～311mm，單彎螺桿的直徑為165mm～244mm，短鉆鋌的外徑為165mm～203mm，欠尺寸扶正器的外徑為210mm～300mm。4.根據權利要求...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王偉，文濤，唐俊，張華悅，馬建輝，岳維武，喻江，周智，
申請(專利權)人：中石化石油工程技術服務有限公司，中石化江漢石油工程有限公司，
類型：新型
國別省市：北京;11